Question

9．在如图所示的装置中，滑轮重力及摩擦都不考虑．大小10牛的拉力在10秒内做了500焦的功．
（1）这是什么滑轮？
（2）画出这个滑轮的杠杆示意图；
（3）物体通过的距离为多少？
（4）物体所受摩擦力大小为多少？
（5）绳子自由端通过的距离是多少？
（6）绳拉物体的功率．

Answer 1

分析 （1）动滑轮的定义，即轴随物体一起移动的滑轮是动滑轮；
（2）动滑轮的杠杆示意图；以绳子和动滑轮接触的第一个点为支点，人的拉力为动力，物体对滑轮的力为阻力，再分别画出它们的力臂；力臂是指点到作用线的距离．
（3）根据W=Fs得s=$\frac{W}{F}$计算出绳子自由端移动的距离，再根据绳子自由端移动的距离是物体移动距离的2倍，计算出物体移动的距离；
（4）动滑轮在水平方向上运动时拉力与摩擦力有关，即F=$\frac{1}{n}$f；
（5）动滑轮省力却费距离，绳子自由端移动的距离是物体移动距离的2倍，即s=2h；
（6）已知W和t，根据功率的计算公式P=$\frac{W}{t}$来计算功率．

解答 解：（1）轴随物体一起移动的滑轮是动滑轮，图中的滑轮随物体一起移动，所以是动滑轮；
（2）以绳子和动滑轮接触的第一个点为支点，人的拉力为动力F₁，物体对滑轮的力为阻力F₂；从支点作F₁的作用线的垂线，支点到垂足的距离就是动力臂L₁；从支点作F₂的作用线的垂线，支点到垂足的距离就是L₂．杠杆示意图如下图所示：

（3）根据W=Fs得：
s=$\frac{W}{F}$=$\frac{500J}{10N}$=50m，
因为有两段绳子拉着物体，
所以s=2h，
得：h=$\frac{1}{2}$s=$\frac{1}{2}$×50m=25m；
（4）因为物体在水平方向上运动，且有两段绳子拉着物体，
所以摩擦力f=2F=2×10N=20N；
（5）绳子自由端通过的距离如（3）中所解s=50m；
（6）绳拉物体的功率为：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{500J}{10s}$=50W．
答：
（1）这是动滑轮；
（2）如上图所示；
（3）物体通过的距离为25m；
（4）物体所受摩擦力大小为20N；
（5）绳子自由端通过的距离为50m；
（6）绳拉物体的功率为50W．

点评 本题是一个综合性的题目，考查了动滑轮的定义、功及功率的计算，虽然综合性强，但难度不大．